机器视觉助力智能制造

引言

“根据Grand View Research, Inc.的一份新报告，到2030年，全球机器视觉市场规模预计将达到259.2亿美元。预计从2022年到2030年，它将以7.7%的复合年增长率增长。”


一个零件的加工，一块电池的成型，一辆汽车的生产，都离不开工业制造。当前，中国建设世界科技强国的步伐正在加快，自动化水平进一步提升，制造业总体规模不断扩大。作为智能制造行业中的“一大助力”，机器视觉逐渐成为工业智能化的焦点，通过机器取代人工，助力传统工业化企业向自动化智能化转型升级，赋能现代化制造。机器视觉作为自动化设备的“眼睛”和“大脑”，将视觉检测引入到检测设备中已经成为主流趋势，并广泛应用于：3C消费电子、新能源、汽车制造、食品包装、印刷、制药业等领域，智能制造工业化进程的进一步发展，也对工业检测、机器识别的精确度、生产效率提出了更高的要求。一、当机器视觉不再只是一种技术
机器视觉是一项综合技术，包括图像处理、机械工程技术、控制、电光源照明、光学成像、传感器、模拟与数字视频技术、计算机软硬件技术等。一个典型的机器视觉应用系统包括图像捕捉、光源系统、图像数字化模块、数字图像处理模块、智能判断决策模块和机械控制执行模块。

机器视觉是人工智能正在快速发展的一个分支。简单说来，机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉系统是通过机器视觉产品将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，得到被摄目标的形态信息，根据像素分布和亮度、颜色等，转变成数字化信号。图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。

机器视觉的引入，代替了传统的人工检测方法，极大地提高了投放市场的产品质量和生产效率。

从生产效率的角度，在大批量重复性工业生产过程中，人工视觉容易疲惫，质量效率低下且精度不高，而机器视觉可以大大提高生产效率和自动化程度。

从成本控制的角度，培训一个合格的操作工需要企业管理者花费大量的人力物力，然而单纯的培训还远远不够，后续还需要花费大量的时间，使操作工的水平在实践中得到提升。相对而言，机器视觉系统只要设计、调试和操作得当，可以在很长一段时间内不间断使用，同时确保生产效果。

另外，由于消除了检测系统与被检验物品之间的直接接触，机器视觉还能够防止物品损坏，防止洁净室受到人为污染，同时也避免了机械部件磨损的维护时间和成本投入。

与机构或教育应用中使用的系统相比，工业机器视觉系统通常更坚固耐用，需要高可靠性、稳定性和准确性。它们的成本低于军事、航空航天、国防和政府应用中使用的系统。预计这些因素将导致技术在工业部门的适应性更强。此外，机器视觉系统在医疗和保健应用中正以相当快的速度获得牵引力，分析医学图像和用于执行各种医疗活动的机器人应用是该技术在这些领域的关键作用。
二、机器视觉的应用

机器视觉的应用主要有检测和机器人视觉两个方面：
检测，又可分为高精度定量检测（例如显微照片的细胞分类、机械零部件的尺寸和位置测量）和不用量器的定性或半定量检测（例如产品的外观检查、装配线上的零部件识别定位、缺陷性检测与装配完全性检测）。

机器人视觉，用于指引机器人在大范围内的操作和行动，如从料斗送出的杂乱工件堆中拣取工件并按一定的方位放在传输带或其他设备上（即料斗拣取问题）。至于小范围内的操作和行动，还需要借助于触觉传感技术。

在国外，机器视觉的应用普及主要体现在半导体及电子行业，其中大概40%-50%都集中在半导体行业。具体如PCB印刷电路：各类生产印刷电路板组装技术、设备；单、双面、多层线路板，覆铜板及所需的材料及辅料；辅助设施以及耗材、油墨、药水药剂、配件；电子封装技术与设备；丝网印刷设备及丝网周边材料等。

机器视觉系统在质量检测的各个方面已经得到了广泛的应用，并且其产品在应用中占据着举足轻重的地位。除此之外，机器视觉还用于其他各个领域。

在中国，视觉技术的应用开始于90年代，因为行业本身就属于新兴的领域，再加之机器视觉产品技术的普及不够，导致以上各行业的应用几乎空白。目前国内机器视觉大多为国外品牌。国内大多机器视觉公司基本上是靠代理国外各种机器视觉品牌起家，随着机器视觉的不断应用，公司规模慢慢做大，技术上已经逐渐成熟。

随着经济水平的提高，3D机器视觉也开始进入人们的视野。3D机器视觉大多用于水果和蔬菜、木材、化妆品、烘焙食品、电子组件和医药产品的评级。它可以提高合格产品的生产能力，在生产过程的早期就报废劣质产品，从而减少了浪费，节约成本。这种功能非常适合用于高度、形状、数量甚至色彩等产品属性的成像。

在行业应用方面，主要有制药、包装、电子、汽车制造、半导体、纺织、烟草、交通、物流等行业，用机器视觉技术取代人工，可以提升生产效率和产品质量。例如在物流行业，可以使用机器视觉技术进行快递的分拣分类，可以减少物品的损坏率，提高分拣效率，减少人工劳动力的投入等。

三、犀浦智能的机器视觉

为此，犀浦智能自成立以来，一直在积极地推动机器视觉相关应用场景的落地。公司整合高校以及企业的研发能力，结合智能制造人才培养的相关要求，将机器视觉技术和其他应用进行集成。公司推出的产品，不仅仅包含机器视觉技术，还包含了PLC、虚拟仿真、MES等各种软硬件方向的技术。在机器视觉方面，公司已在不同的内容上进行了尝试，并取得了一定的成果，配套形成了相应的产品。具体包括传统机器视觉以及深度学习方向的应用实现，以及采用不同的方式实现了机器视觉相关应用，如通过COGNEX、OMRON、OPT等智能相机软件实现零件的装配以及功能检测等、通过OpenCV搭配工业相机实现零件的识别以及缺陷检测等。



犀浦智能一直秉承合作共赢的经营理念，始终以为智能制造行业人才培养赋能为使命。机器视觉产业与智能制造呈现明显的正相关关系，在智能制造以及智能化发展趋势不断增强的当下，机器视觉的应用领域和市场也在急速扩张，机器视觉行业所需的人才缺口也在进一步扩大。公司愿与广大合作伙伴以及客户一起，在机器视觉行业共同进步，成为机器视觉行业乃至智能制造行业的开拓者。

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